Анотація до роботи:

Школьнікова Т.В. Електроосадження функціональних покрить сплавами нікелю з простих та комплексних електролітів. Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.17.03 – технічна електрохімія. – Національний технічний університет “Харківський політехнічний інститут”, Харків, 2004 р.

Дисертацію присвячено розробці простих та комплексних електролітів катодного осадження функціональних покрить сплавами нікелю на основі солей сульфамінової кислоти, які мають активні каталітичні властивості при окисненні чадного газу й органічних сполук у газовій фазі, що викидаються хімічними й іншими виробництвами у вигляді відходів. Розроблено нетоксичний сульфаматно – тіосульфатний електроліт нанесення покрить нікель – срібло на сталеву основу. Дана технологія дозволяє одержувати крупнокристалічні осади Nі – Ag з розвитою поверхнею, стійких до термоударів і механічних коливань. Ці осади використовують як поверхневі каталітичні матеріали при окисненні монооксиду вуглецю в повітряній суміші, а також в електротехнічних контактних пристроях.

На основі закономірностей електрохімічної, дифузійної і змішаної кінетики проведено аналіз кінетичних залежностей катодних процесів спільного осадження нікелю і срібла з сульфаматно – тіосульфатного електроліту. Визначено вихід за струмом (93 - 96 %), розсіювальна здатність електроліту (14 - 15 %) і каталітичні властивості осадів. Ступінь окиснення чадного газу (при змісті його в повітряній суміші 3 - 5 %), на Nі – Ag каталізаторі при температурі 250 - 300 ⁰С складає 93 - 98 %. Запропоновано технологічний процес електролітичного осадження функціональних покрить Nі – Ag на сталеву основу. Він включає операції підготовки і розвитку поверхні підкладки з наступним осадженням системи Nі – Ag з сульфаматно - тіосульфатного електроліту.

У дисертації наведено теоретичне узагальнення та нове вирішення науково – технічної задачі, яка полягає у виявленні закономірностей сумісного осадження нікелю та срібла, що дозволяє встановити теоретичні і прикладні основи формування покриття нікель - срібло й розробці технологічного процесу їх осадження з доступних, нетоксичних сполук.

1. Запропоновано оптимальний склад електроліту, що включає комплексні тіосульфатні і сульфаматні аніони, шляхом проведення комплексних досліджень катодних і анодних процесів, що забезпечує осадження покриття нікель – срібло.

2. Встановлено основні кінетичні закономірності катодного відновлення срібла з комплексного тіосульфатного електроліту. Відновлення іонів срібла перебігає при потенціалах на 350 mV негативніше в порівнянні з нітратним та фосфатним електролітами, що дозволяє використовувати тіосульфатні комплексні іони срібла для спільного осадження з іонами нікелю із сульфаматних електролітів.

3. Поляризаційними методами визначені кінетичні параметри катодного осадження нікелю із сульфаматних розчинів. У діапазоні концентрацій сульфамата нікелю 0,8 -1,2 моль/дм³ на поляризаційних кривих при густині струму 0,1 А/дм² відсутня гранична густина струму.

4. На основі аналізу катодних поляризаційних залежностей і структури осадів встановлено, що осадження срібла супроводжується утворенням губчатих, а нікелю - компактних покрить. Обґрунтовано умови спільного катодного осадження срібла і нікелю із сульфаматного електроліту, що містить іони срібла (0,018 моль/дм³) і нікелю 0,2 - 1 моль/дм³.

5. На основі закономірностей електрохімічної, дифузійної і змішаної кінетики проведено аналіз кінетичних залежностей катодних процесів спільного осадження нікелю і срібла з сульфаматно – тіосульфатного електроліту. Встановлено, що найбільш реальним є перебіг катодної реакції в умовах змішаної кінетики, зумовленої спільним впливом перенапруги переходу і дифузії.

6. Виявлено вплив основних компонентів електроліту на спільне осадження срібла і нікелю. Вміст в електроліті іонів тіосульфату 0,9 - 1 моль/дм³, срібла 0,0092 - 0,027 моль/дм³ і сульфамата нікелю 0,8 - 1,2 моль/дм³ дозволяє отримувати катодні осади Nі – Ag зі вмістом срібла в сплаві 15 - 30 % у залежності від густини струму і вмісту іонів срібла в електроліті.

7. Встановлено особливості анодного розчинення нікелю і срібла у сульфаматно - тіосульфатному електроліті осадження системи Nі – Ag. Гранична густина струму для срібла складає 1,3 А/дм², а для нікелю 0,5 - 0,8 А/дм², що не дозволяє переводити їх у пасивне становище при густині струму осадження сплаву Nі – Ag.

8. Визначено вихід за струмом (93 - 96 %), розсіювальна здатність електроліту (14 - 15 %) і каталітичні властивості осадів. Ступінь окиснення чадного газу (при вмісті його в повітряній суміші 3 - 5 %), на Nі – Ag каталізаторі при температурах 250 - 350 ⁰С складає 93 - 98 %.

9. Запропоновано технологічний процес електролітичного осадження функціональних покрить Nі – Ag, які мають каталітичну активність та електропровідність. Ці властивості підтверджені досвідчено - промисловими випробуваннями технологічного процесу на ДНПО "Комунар".

Публікації автора:

1. Байрачный Б.И., Школьникова Т.В., Желавская Ю.А., Сянь Хунши. Катодное осаждение никелевых и никель – железных функциональных покрытий. // Вестник Харьковского государственного политехнического университета. – Харьков: ХГПУ. - 2000. - Вып. 115. – С. 130 – 132.

Здобувачем досліджено умови катодного осадження нікелевих сплавів з сульфатно – хлоридних електролітів з домішками сульфамінової кислоти, та вплив ПАР та густини струму на умови електролізу і властивості сплавів.

2. Байрачный Б.И., Школьникова Т.В., Бобков Д.В. Электродные реакции на никелевом и оловянном электродах. // Вісник Національного технічного університету “Харківський політехнічний інститут”. – Харьков: НТУ “ХПІ”. – 2001. – № 3. – С. 6 – 8.

Здобувачем, за результатами експериментальних досліджень, показано електрохімічні параметри найбільш імовірних електродних реакцій відновлення й окиснення нікелю з водних розчинів у межах негативних і позитивних величин можливого катодного осадження й анодного розчинення.

3. Байрачный Б.И., Школьникова Т.В., Байрачный В.Б., Марченко Д.М. Катодное осаждение сплава никель – серебро из сульфаматного электролита. // Гальванотехника и обработка поверхности. – Москва. – 2002, – т. 10, № 3. – С. 27 – 30.

Здобувачем вивчені кінетичні параметри катодної реакції та каталітичні властивості нікель – срібних покрить з сульфаміновокислого електроліту при окисненні монооксиду вуглецю.

4. Байрачний Б.І., Школьнікова Т.В., Бобков Д.В. Дослідження закономірностей осадження покрить сплавів Ni – Ag, Sn з сульфаматних електролітів // Вісник Національного технічного університету “Харківський політехнічний інститут”. – Харків: НТУ “ХПІ”. – 2002. – № 9, - т. 2. – С. 3 – 6.

Здобувачем на основі потенціодинамічних залежностей виявлено кінетичні параметри катодних реакцій. Розроблено умови електролізу для отримання крупнокристалічних покрить товщиною 20 –30 мкм.

5. Школьнікова Т., Бобков Д., Байрачний Б. Електрохімічне осадження каталітичних покрить з сульфаматних електролітів. // Вісник Львівського університету. Серія хімічна. –Львів. – 2002. –Вип. 42, – ч . 2. – С. 20 – 22.

Здобувачем розглянуто катодне осадження плівок сплаву Ni –Ag із сульфаміновокислих електролітів, вивчено кінетичні параметри катодних реакцій. Встановлено, що невелика кількість срібла у сплаві нікель – срібло (1 – 3 % ваг.) різко змінює активність каталізатора, зростає енергія взаємодії реагентів. Проведено обґрунтування граничних концентрацій компонентів та умов електролізу.

6. Байрачный Б.И., Тульский Г.Г., Байрачный В.Б., Школьникова Т.В. Электрохимические технологии производства металлических и металлоксидных катализаторов окисления газовых выбросов СО и альдегидов // Тезисы докладов международной конференции – выставки, посвященной 200 – летию со дня рождения академика Б.С. Якоби . “Электрохимия, гальванотехника и обработка поверхности”. – Москва. 4 – 8 июня 2001г. – С. 144.

Здобувачем вивчено технологічні параметри синтезу металоксидних плівок і каталітичних матеріалів, які прискорюють окиснення чадного газу й альдегідів.

7. Байрачний Б.І., Бобков Д.В., Школьнікова Т.В. Дослідження закономірностей осадження покрить сплавів Nі - Ag, Sn з сульфаматних електролітів // Доповіді Х міжнародної науково – практичної конференції (анотації) “Інформаційні технології: наука, техніка, технологія, освіта, здоров’я”. – Харків: НТУ “ХПІ”. - 2002. – С. 270 – 271.

Здобувачем наведено склад сульфаматного електроліту та режим електролізу осадження системи нікель – срібло, для одержання каталітичних покрить з гарною адгезією та механічними властивостями.

8. Школьнікова Т.В, Байрачний Б.І. Вплив природи компонентів електроліту на параметри катодного осадження сплаву Nі – Ag // Доповіді ХІ міжнародної науково – практичної конференції (анотації) “Інформаційні технології: наука, техніка, технологія, освіта, здоров’я”. – Харків: НТУ “ХПІ”. – 2003. – С. 377.

Здобувачем обґрунтовано вплив компонентів та домішок електроліту на осадження сплаву. Запропоновані умови для зближення потенціалів сумісного осадження срібла і нікелю у сплав.

9. Байрачный Б.И., Школьникова Т.В., Емец Н.Б. Функциональные гальванические покрытия никелем, медью и их сплавами // Труды международной научно – производственной конференции, 26 – 27 ноября 2003 года. – Харьков: ГП “Завод им. В.А. Малышева”. – 2003. – С. 115 – 116.

Здобувачем розглянуто катодне осадження плівок сплаву Ni – Ag із сульфаматно – тіосульфатних електролітів, вивчено кінетичні параметри катодних реакцій та функціональні властивості покрить. Вивчено вплив температури на режим електролізу

10. Школьнікова Т.В. Осадження каталітичних покрить сплаву Nі - Ag з сульфаматно - тіосульфатного електроліту // Доповіді ХІІ міжнародної науково – практичної конференції (анотації) “Інформаційні технології: наука, техніка, технологія, освіта, здоров’я”. – Харків: НТУ “ХПІ”. – 2004. – С. 484.

Здобувачем проведені дослідження, які дозволили відпрацювати технологічні процеси осадження каталітично – активних осадів Ni – Ag з нетоксичного сульфаматно - тіосульфатного електроліту.